综合详细分析电磁兼容分层

设备的地线在电气上与参考地及其他导体相绝缘

　　单元电路悬浮地单元电路信号地与参考地及机箱绝缘

　　悬浮地容易产生静电积累和静电放电。易遭雷击和其他瞬态骚扰。通常在悬浮地与参考地之间接进一个阻值很大的电阻以消除静电积累。

　　2. 单点接地（f《1MHz）

　　并联单点接地：每个电路模块都接到一个单点地上，每个单元在同一点与参考点相连。

　　多级电路的串联单点接地：接地点应选在低电平电路的输入端，使其最接近参考地。若把接地点移到高电平端，则 输入级的地对参考地的电位差最大，是不稳定的。

　　3. 多点接地（f 》10MHz）

　　设备中的电路都就近以机壳为参考点，而所有机壳又以地为参考，使接地引线长度最短。在多点接地的情况下，要注意地环路问题。信号频率在1-10MHz之间，当地线长度不超过l /20时，可以采用单点接地，否则就要多点接地。当地线长度可以与l/4相比拟时，成为终端短路的l/4传输线，等效为开路，阻抗增大。

　　4. 混合接地

　　使用电抗元件使接地系统在低频和高频时呈现不同特性。

　　电子设备的混合接地把设备的地线分成两类：电源地与信号地。设备中各部分电源地线都接到电源总地线上与信号总地线汇集到公共参考地。

　　三．长地线的阻抗

　　1.地线阻抗是导致地线骚扰的根本原因

　　理想地线应是一个零电位、零阻抗的物理实体。但实际的地线本身既有电阻分量又有电抗分量，当有电流通过该地线时，就要产生电压降。地线会与其他连线（信号、电源线等）构成回路，当时变电磁场耦合到该回路时，就在地回路中产生感应电动势，并由地回路耦合到负载，构成潜在的EMI威胁。

　　传输线输入阻抗

　　Zin（x）=Zc（ZL+jZctgβx）/（Zc+jZLtgβx）

　　式中，β=2π/λ=ω（LC）1/2，

　　当 ZL=0

　　∣Zin（x）∣=∣jZctgβx∣=Zctg（ωx（LC）1/2）

　　当 x=λ/4

　　∣Zin（x）∣=Zctg［ω（λ/4）（LC）1/2］=Zctg（π/2）=∞

　　这时，接地线实际上开路，反而成为向外辐射的天线

　　2地线长度

　　地线长度应为： ≤l/20 应当短而粗。

　　第三层 结构 / 屏蔽设计

　　产品电磁兼容设计应做到标本兼治。产品与外界的连接界面，如图4所示。包括机壳端口，电源线端口，地线端口，信号线端口和控制线端口等。需要做好结构/屏蔽设计，滤波设计和瞬态骚扰抑制设计等。

　　图4产品与外界的连接界面

　　什么是结构？结构即材料、形状、连接、布局的总和。

　　对单一零件来说，结构即零件的材料和形状。材料包含零件的内在结构；形状体现零件外在特征。

　　对两个和两个以上零件来说，还包括他们间的连接方式，"连接"即零件间的装配方法。

　　对整机来说，还要考虑零部件的布局。

　　结构设计通过设想和计算，用工程图纸或参数化电子文档表达出来，提交制造，实现产品生产。包括整机造型、布局、零部件连接、材料和标准件及通用件选择等。

　　电子产品结构与纯机械结构的不同之处在于还要考虑结构的电磁兼容性。

　　屏蔽技术用来抑制10kHz以上电磁骚扰沿空间的传播，即切断辐射骚扰的耦合途径。

　　一．屏蔽效能的概念

　　用于电磁兼容目的的屏蔽体，通常能将电磁骚扰的强度衰减到原来的百分之一至百万分之一以上。为了方便起见，屏蔽体的性能以屏蔽效能SE或SH（dB）表示。定义为： SE=20lg（E1/E2）（dB）

　　SH=20lg（H1/H2）（dB）

　　式中，E1、H1分别为未屏蔽时测得的电场强度和磁场强度， E2、H2分别为屏蔽后测得的电场强度和磁场强度。

　　屏蔽体的总体屏蔽效能是由屏蔽体中最薄弱的环节决定的。要使屏蔽体的屏蔽效能达到某一个值，屏蔽体上所有部位都要达到这个值，即各部位屏蔽效能的匹配是十分重要的。

　　屏蔽体中最薄弱的环节是各种缝隙和孔洞。

　　实现屏蔽，首先要做好"电磁兼容分层与综合设计法"的第一和第二层，将电磁发射降至最低，将抗扰能力提至最高。然后利用壳体切断EMI辐射。

　　但是，用这个定义只能测试屏蔽体的屏蔽效能，而无法确定应该使用什么材料制造屏蔽体。要确定应该使用什么材料制造屏蔽体，需要知道材料的屏蔽效能与材料的什么参数有关。

　　1 实心材料屏蔽效能的计算

　　实心屏蔽把屏蔽体看成一个结构上完整、电气上连续均匀的无限大平板或全封闭壳体，上面不存在任何孔洞、缝隙等电气不连续点。实心屏蔽理论反映了屏蔽材料在"实心"条件下所能达到的"理想屏蔽效能"，仅对屏蔽材料的研发和选用起指导作用。实心材料屏蔽效能的计算如图5所示。

电磁波入射到无限大的平板型屏蔽体时，一部分能量被反射，